Исследование влияния единичного числа Рейнольдса на характеристики N-волны при M = 2,5

Представлены результаты изучения особенностей развития слабых ударных волн, генерируемых двумерной шероховатостью на стенке рабочей части сверхзвуковой аэродинамической трубы, в свободном потоке при числе Маха 2,5. Измерения выполнены термоанемометром постоянного сопротивления. Показано, что двумерная наклейка индуцирует в свободный поток слабые ударные волны. Они вызывают искажения среднего течения, форма которых соответствует N-волне. В области прохождения пары слабых ударных волн зафиксированы высокоинтенсивные пульсации. При увеличении единичного числа Рейнольдса уровень искажений среднего течения остается практически постоянным, но наблюдается рост нестационарных возмущений. Получено, что наибольший рост пульсаций, вызванный слабыми волнами Маха, наблюдается в области максимального градиента среднего течения. Обнаружено, что увеличение единичного числа Рейнольдса приводит к расширению диапазона частот неустойчивых возмущений, порождаемых парой слабых ударных волн.

1. Гапонов С. А., Маслов А. А. Развитие возмущений в сжимаемых потоках. Новосибирск: Наука, 1980. 134 с.

2. Laufer J. Aerodynamic noise in supersonic wind tunnels. Aerospase Sci., 1961, vol. 28, no. 9, p. 685−692.

3. Semionov N. V. An experimental study of receptivity of supersonic boundary layer on a blunted plate. In: Proc. 6 th IASME / WSEAS International Conference on Fluid Mechanics and Aerodynamics. WSEAS Press, 2008. P. 119–124.

4. Гапонов С. А., Семенов А. Н. Численное моделирование взаимодействия сверхзвукового пограничного слоя с акустической волной // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 6. С. 76–86.

5. Боровой В. Я., Егоров И. В., Ноев А. Ю., Скуратов А. С., Струминская И. В. Двумерное взаимодействие падающего скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем в присутствии энтропийного слоя. // Изв. РАН. МЖГ. 2011. № 6. С. 88–109.

6. Чжен П. Отрывные течения. М.: Мир, 1972. Т. 1; 1973. Т. 2, 3.

7. Green J. E. Interactions between shock waves and turbulent boundary layers. Progr. Aerospace Sci., 1970, vol. 11, p. 235–340.

8. Delery J. Shock wave / turbulent boundary layer interaction and its control. Progr. Aerospace Sci., 1985, vol. 22, p. 209–280.

9. Knight D., Yan H., Panaras A. G., Zheltovodov A. Advances in CFD prediction of shock wave turbulent boundary layer interactions. Progr. Aerospace Sci., 2003, vol. 39, no. 2–3, p. 121–184.

10. Федорова Н. Н., Федорченко И. А. Расчет взаимодействия падающего косого скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем на пластине // ПМТФ. 2004. № 3. С. 61–71.

11. Поливанов П. А., Сидоренко А. А., Маслов А. А. Влияние ламинарно-турбулентного перехода на взаимодействие ударной волны с пограничным слоем при малом сверхзвуковом числе Маха // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41, вып. 19. С. 29–37.

12. Ваганов А. В., Ермолаев Ю. Г., Колосов Г. Л., Косинов А. Д., Панина А. В., Семёнов Н. В. О воздействии падающей волны Маха на поле пульсаций в пограничном слое при обтекании плоского дельта крыла // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2014. Т. 9, № 1. С. 29−38.

13. Ваганов А. В., Ермолаев Ю. Г., Косинов А. Д., Семенов Н. В., Шалаев В. И. Экспериментальное исследование структуры течения и перехода в пограничном слое треугольного крыла с затупленными передними кромками при числах Маха 2, 2.5 и 4 // Тр. МФТИ. 2013. Т. 5, № 3. С. 164–173.

14. Ваганов А. В., Ермолаев Ю. Г., Колосов Г. Л., Косинов А. Д., Панина А. В., Семенов Н. В., Яцких А. А. К воздействию падающей волны Маха на сверхзвуковой пограничный слой // Теплофизика и аэромеханика. 2016. Т. 23, № 1. С. 45–50.

15. Yermolaev Yu. G., Yatskih A. A., Kosinov A. D., Semionov N. V., Kolosov G. L., Panina A. V. Experimental study of the effects of couple weak waves on laminar-turbulent transition on attachment-line of a swept cylinder. AIP Conf. Proc., 2016., vol. 1770, p. 020012.

16. Косинов А. Д., Голубев М. П., Павлов Ал. А. К определению механизма взаимодействия волн Маха с головной ударной волной // Сибирский физический журнал. 2017. Т. 12, № 2. С. 20–27.

17. Vaganov A. V., Kosinov A. D., Noev A. Yu., Radchenko V. N., Skuratov A. S. Regimes of flow turbulization near swept wing edge in hypersonic flow. AIP Conf. Proc., 2018, vol. 2027, no. 1, p. 030112.

18. Ермолаев Ю. Г., Косинов А. Д., Кочарин В. Л., Семенов Н. В., Яцких А. А. Об экспериментальном исследовании воздействия слабых ударных волн на пограничный слой плоской притупленной пластины при числе Маха 2.5 // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 2. С. 112–118.

19. Косинов А. Д., Семенов Н. В., Яцких А. А., Ермолаев Ю. Г., Питеримова М. В. Экспериментальное исследование взаимодействия слабых ударных волн со сверхзвуковым пограничным слоем плоской затупленной пластины при числе Маха 2 // Сибирский физический журнал. 2018. Т. 13, № 3. С. 16–23.

20. Yatskikh A. A., Kosinov A. D., Semionov N. V., Smorodsky B. V., Ermolaev Yu. G., Kolosov G. L. Investigation of laminar-turbulent transition of supersonic boundary layer by scanning constant temperature hot-wire anemometer. In: XIX International Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR 2018). AIP Conference Proceedings, 2018, vol. 2027, no. 1, p. 040041(5).